OLED pour l'affichage et l'éclairage

Si l'électroluminescence organique est étudiée depuis les années 1960, c'est depuis les résultats reportés par Kodak à la fin des années 1980 que le sujet a pris une ampleur déterminante. À tel point qu'il est possible que les diodes organiques électroluminescentes (ou « Organic Light-Emitting Diodes » – OLED) remplacent un jour les écrans LCD ou les systèmes d'éclairage à incandescence, voire ceux à base de diodes inorganiques et ouvrent la voie à de nouvelles applications telles que les écrans flexibles ou les murs lumineux. Il faut distinguer trois types d'OLED qui se définissent en fonction de la nature des matériaux organiques utilisés : les molécules de faible masse moléculaire qui sont déposées par évaporation sous vide, et les petites molécules en solution et les polymères qui sont mis en œuvre de la même façon, par impression par jet d'encre. Il ne sera question ici que des petites molécules déposées sous vide, celles-ci présentant les meilleures performances en termes de rendement ou de durée de vie. Évidemment, d'un point de vue économique, les matériaux imprimables sont préférables et, à long terme, il est probable qu'ils dominent le marché.

L'objectif du premier paragraphe est de décrire les principaux mécanismes à l'origine de l'électroluminescence (injection, transport, recombinaison et désexcitation) et d'en déduire les règles de base pour la conception de diodes électroluminescentes organiques : sélection des matériaux et conception de systèmes multicouches. Les définitions des différents rendements utiles pour caractériser les performances des OLED y sont aussi discutées et les problèmes de durée de vie sont présentés. Le paragraphe 2 est consacré au dopage des couches émissives et des couches de transport. Cette technologie, en bien des points analogue à celle employée dans les semi-conducteurs inorganiques, permet d'obtenir la conversion quasi intégrale de l'énergie électrique en énergie lumineuse. Malheureusement, seule une partie de cette lumière (20 %) est extraite, du fait de l'indice optique du milieu émetteur (supérieur à 1). Le paragraphe 3 décrit les stratégies mises en œuvre pour récupérer cette énergie perdue. Une architecture de diode particulière est ensuite présentée qui est indispensable pour l'intégration sur des matrices TFT et/ou des substrats flexibles (diode à émission haute, paragraphe 4). Le paragraphe 5 discute de la pertinence des diodes organiques électroluminescentes « blanches » pour l'éclairage et un état de l'art y est proposé. L'utilisation d'OLED pour l'affichage vidéo est présentée paragraphe 6 où l'étendue de l'espace des couleurs émises (gamut) et la consommation électrique d'un système RVB (rouge, vert, bleu) sont discutées sur la base de performances actuelles. Trois verrous technologiques liés à l'industrialisation sont aussi évoqués : la pixellisation, les dépôts sous vide et l'encapsulation. Enfin, le paragraphe 7 traite des structures et du fonctionnement d'écrans OLED, ainsi que des stratégies d'adressage.